降低火花點火系統燃燒室溫度的冷卻系統開發

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降低火花點火系統燃燒室溫度的冷卻系統開發

目前，由于對內燃機的研究主要是燃油經濟性和排放特性兩個方面，因此在發動機上采用了各種新技術和新策略，以盡可能優化上述性能，其中就包括使用火花點火系統。由于發動機燃燒室內可燃混合氣燃燒時產生的高溫高達2226℃，若不能及時散熱可能會引起發動機性能和效率降低、點火提前和廢氣排放增加，嚴重時可能會造成發動機相關部件的損壞。尤其在使用火花點火系統時，若不能及時消散產生的熱量，則可能會引起爆缸等現象發生。對此，給出了一種能有效降低使用火花點火系統燃燒室溫度的冷卻系統，并借助商業化軟件Ansys Fluent對整個熱傳導過程進行了數值分析。

介紹了火花點火系統。該系統燃燒室被分為預燃燒室和主燃燒室兩部分。首先點燃預燃燒室內的可燃混合氣，隨著燃燒的進行，高溫燃氣通過噴嘴帶入到主燃燒室內，點燃主燃燒室內的可燃混合氣。該系統可以提高發動機效率，同時降低碳排放量。但在應用過程中，該系統存在預燃燒室溫度過熱的問題，因此本文通過在預燃燒室周圍添加冷卻液流動通道的冷卻墻解決了該問題。

為降低計算復雜度，分析時僅考慮預燃燒室內的熱傳導，忽略由火花塞造成的影響，并假設預燃燒室中介質的溫度和冷卻系統中冷卻液的溫度是均勻分布的。為分析預燃燒室燃燒時熱量的傳導過程，在Solidworks中建立相應的三維模型進行分析，并建立冷卻液的流動模型。進行了流體力學仿真，利用Ansys Fluent軟件對預燃燒室燃燒時室內的平均溫度和峰值溫度進行數值分析，結果顯示預燃燒室內約有37%的熱量被冷卻系統吸收。通過“冷卻墻”的添加，使得預燃燒室內的平均溫度和熱通量均能滿足要求，不會出現過熱的情況。

Thiago Augusto Araujo Moreira et al.SAE 2014-36-0330.

編譯：李臣